CN101706669A - 一种电水壶加热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电水壶加热控制方法和实现此加热控制方法的电水壶，在初次加热烧水时，根据水温升高一个单位值ΔT所对应的时间增量Δt是否达到预设在存储单元中的极限时间增量Δt0来判断水是否烧开沸腾，能够准确判断水开沸腾。同时，本发明还将前次烧水时检测到的沸点温度Tf保存在存储单元中，只要下一次烧水时的即时水温T达到Tf即判定水已烧开沸腾，无需重复地进行长时间的水开沸腾判断，有效节约了烧水时间。本发明能在各种海拔高度的地区使用，既能准确判断水开沸腾，避免干烧等安全隐患，又具有节能、控温精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电水壶的加热控制方法，特别是在高海拔地区使用的电子控温水壶的加热控制方法。
背景技术
目前常见的电水壶有两种控制温度的方式，分别是机械控温方式和电子控温方式。机械控温方式是在电水壶内安装机械式温控器，温控器内的蒸汽感应式双金属片通过蒸汽连接管检测到电水壶内的高温蒸汽后动作，并通过机械连接机构切断加热电路，实现水开断电的功能。机械式温控器结构复杂，制造和装配都很困难，同时由于双金属片的灵敏度以及可靠性均不够高，经常会出现水开沸腾后仍然没有动作并切断加热电路的现象。电子控温方式是在电水壶中设置温度传感器和电子控制电路，温度传感器检测到水温升高到沸点温度后，控制电路便切断加热电路，实现水开断电的功能。虽然具有结构简单以及控温准确等优点，采用电子控温方式的电水壶也有一个非常明显的缺点：在高海拔地区，由于外界气压的升高导致水的沸点会相应地降低，电水壶内的水在温度还很低的时候就开始沸腾，但由于此时温度传感器检测到的水温低于预先设定的沸点温度值，控制电路并不会切断加热电路，这就导致电水壶内的水会一直保持沸腾状态，直到被烧干为止。这非常不方便消费者的使用，同时电水壶内没有水或水量很少的干烧也会带来一定的安全隐患。
针对上述电子控温式电水壶在高海拔地区存在的水开不断电问题，现有技术已有相应的解决方法，例如2008年2月20日公告的中国专利CN100370376C，该专利引入了水温变化率的概念，当水温达到某一个值(例如70℃)时，就开始计算水温变化率并将水温变化率与前一周期的水温变化率相比较，当水温变化率趋于平缓并最小时，就认为是电水壶内的水已沸腾并切断加热电路，实现水开断电。此专利方案虽然解决了电子控温水壶在高海拔地区水开沸腾但不断电的问题，但也有其自身的缺点和不足：电水壶中的水被烧开沸腾后如果长时间未被饮用，电水壶内的开水就会冷却降温，在此情况下如果电水壶又被接通电源重新开始加热烧水(此次烧水俗称为“二次烧水”)，以水温变化率来判断水是否烧开容易产生误判，例如：电水壶内的水被烧开后再冷却到80℃，此时再开始第二次通电烧水，在上述温水从80℃上升到81℃的全过程将耗时很长(具体时间根据电水壶的装水量和电源功率等因素而定)，此段时间内的水温变化率将非常小而且平缓，这将导致控制电路做出误判认为水已烧开沸腾，并切断加热电路阻止进一步加热。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种电水壶加热控制方法，以克服上述背景技术中电子控温式电水壶在高海拔地区存在的水开沸腾但又不断电以及“二次烧水”时容易产生误判的不足。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电水壶加热控制方法，包括预热阶段A、加热升温阶段B和沸腾阶段C；
所述加热升温阶段B包括如下步骤：
B1：主控制单元驱动加热装置持续加热，并控制测温单元检测即时水温T；主控制单元将即时水温T和预设在存储单元中的起始温度T0进行比较，当T≥T0时，执行步骤B2；当T＜T0时，主控制单元控制测温单元重新测温，并继续将T和T0进行比较；
B2：主控制单元控制计时单元计算水温升高一个单位值ΔT所对应的时间增量Δt，主控制单元将时间增量Δt和预设在存储单元中的极限时间增量Δt0进行比较，当Δt≥Δt0时，主控制单元判断加热升温阶段B结束，进入沸腾阶段C；当Δt＜Δt0时，主控制单元控制计时单元重新计算时间增量Δt，并继续将Δt和Δt0进行比较；
所述沸腾阶段C包括如下步骤：
C1：主控制单元判断水已经沸腾，控制加热电路停止加热。
采用本加热控制方法的电水壶在烧水时，主控制单元根据水温升高一个单位值ΔT所对应的时间增量Δt是否达到预设在存储单元中的极限时间增量Δt0来判断水是否烧开沸腾，不仅能够实现水开沸腾的准确判断，还能够有效解决现有技术在“二次烧水”时容易产生误判的问题。
上述起始温度T0优选为80℃。
上述极限时间增量Δt0优选为20～60s。
进一步的，所述的沸腾阶段C还包括如下步骤：
C2：主控制单元控制测温单元检测水沸腾时的沸点温度Tf并保存在存储单元中。
更进一步的，所述的加热升温阶段B还包括如下步骤：
B0：主控制单元读取断电记忆单元中的断电记录值，并判断在前次烧水后电源是否被切断过，如果电源一直被保持，执行步骤B3；如果电源被切断过，执行步骤B1；
B3：主控制单元将测温单元测得的即时水温T和沸点温度Tf进行比较，当T＜Tf时，主控制单元控制加热装置继续加热，并继续将T与Tf进行比较；当T＝Tf时，主控制单元判断加热升温阶段B结束，并执行步骤C1。
再进一步的，所述的存储单元包括温度修正单元，在执行加热升温阶段B和/或沸腾阶段C时，主控制单元首先读取温度修正单元的修正值Tx对相对应的即时水温T进行修正，并将修正后的水温T1替代为即时水温T。采用温度修正单元对测温单元检测到的即时水温T进行修正主要是为了解决由测温单元自身检测精度不高导致的测温不准确的问题。
所述的修正后的水温T1为即时水温T与对应的修正值Tx的和值。
所述的修正值Tx优选为3～5℃。
本发明的另一个目的是提供一种实现上述加热控制方法的电水壶，同样能够在高海拔地区实现水开沸腾后及时断电并避免“二次烧水”时产生误判。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电水壶，包括主控制单元、计时单元、测温单元和存储单元，所述存储单元还包括断电记忆单元。
一种电水壶，包括主控制单元、计时单元、测温单元和存储单元，所述存储单元还包括温度修正单元。
相较于现有技术，本发明实现了三方面的有益效果：
1、本发明在初次通电烧水时，根据水温升高一个单位值ΔT所对应的时间增量Δt是否达到预设在存储单元中的极限时间增量Δt0来判断水是否烧开沸腾，不仅能够准确判断水是否已烧开沸腾，还能够解决现有技术在“二次烧水”时容易产生误判的问题。
2、本发明将前次烧水时检测到的沸点温度Tf保存在存储单元中并作为下一次烧水时判断水是否被烧开的标准，只要下一次烧水时的即时水温T达到Tf即判定水已烧开沸腾。本发明使得电水壶在前次烧水后的下一次烧水时，无需重复地进行长时间的水开沸腾判断，有效节约了烧水的时间，使得电水壶更加节能。
3、本发明采用温度修正单元对测温单元检测到的即时水温T进行温度修正，能够获得更加准确的水温值，解决了传统测温单元由于其测温精度不高所导致的测温不准确的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中电水壶加热控制方法的流程图；
图2为现有技术中测温单元检测出的水温随烧水时间变化的曲线图；
图3为测温单元检测出的水温经温度修正单元修正后随时间变化的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
电水壶的加热控制方法包括预热阶段A、加热升温阶段B和沸腾阶段C三个阶段。电水壶的加热电路接通后即进入预热阶段A，由于电水壶的发热装置刚刚开始发热烧水，因此，在此阶段内水温上升非常缓慢，水温变化率很小。随着加热时间的增加，开始进入加热升温阶段B，此时水温随时间不断地快速上升，水温变化率较大。紧接着加热升温阶段B的是沸腾阶段C，此阶段内电水壶内的水已沸腾，水温上升地极其缓慢直至不再上升，水温变化率逐渐减小直至为零。
如图1所示，本实施例中电水壶的加热烧水流程如下所述：
本实施例包括两次烧水过程，分别是电水壶的初次烧水以及初次烧水以后的第二次烧水。
在某海拔高度下的高原地区初次使用本发明电水壶烧水时，接通电水壶的加热电路，加热装置开始加热，由NTC温度传感器构成的测温单元开始检测即时水温。当水温不断升高由预热阶段A进入加热升温阶段B后，主控制单元将测温单元检测到的即时水温T和预设在存储单元中的起始温度T0(本实施例取80℃)做比较。如果即时水温T没有达到80℃，即T＜80℃，则主控制单元驱动加热装置继续加热，测温单元继续检测即时水温T，同时主控制单元继续将测温单元检测到的即时水温T与80℃做比较；如果即时水温T达到80℃，即T≥80℃，则主控制单元驱动计时单元计算水温升高一个单位值ΔT(本实施例取1℃)所对应的时间增量Δt，主控制单元将Δt和预设在存储单元中的极限时间增量Δt0(本实施例取40s)进行比较。如果Δt没有达到40s，即Δt＜40s，则主控制单元驱动计时单元重新计算水温上升1℃所对应的时间增量Δt，并继续将Δt和40s进行比较；如果Δt达到40s，即Δt≥40s，则主控制单元判断加热升温阶段B结束，进入沸腾阶段C，主控制单元切断加热电路停止加热，同时主控制单元还控制测温单元检测水沸腾时的沸点温度Tf并保存在存储单元中。
本实施例中预设在存储单元中的起始温度t0设为80℃，是考虑到我国幅员辽阔，不同地域的海拔高度相差较大，因此，不同海拔高度下水的沸点也相差较大，但经过测算发现，目前我国各地区水的沸点多数是在80℃～100℃之间，一般不会低于80℃。在水温上升到80℃后，计时单元计算水温每上升1℃所对应的时间增量Δt，如果Δt达到40s，主控制单元就默认水已烧开沸腾并切断加热电路。本实施例中的极限时间增量Δt0是预先设定并保存在存储单元中的，它是在允许的极限环境温度、极限装水量以及极限发热功率等特定条件下测量和分析得来的，一般为20s～60s，本实施例取40s。如果电水壶内的水需要耗时40s才能上升1℃甚至耗时40s还无法上升1℃，主控制单元即判定此时电水壶内的水已被烧开，并且此时的即时水温T就是该海拔高度下的沸点温度Tf。这是因为，在加热装置开始工作后，在一规定时间内(例如40s)，即使是在允许的最低的环境温度、最大装水量以及最小发热功率等特定条件下，水温也必然会有增加，而不是保持不变。
在上述初次烧水后，如果电水壶开始第二次烧水，电水壶的加热控制方法如下所述：从预热阶段A进入加热升温阶段B后，主控制单元读取断电记忆单元中的断电记录值，并判断电水壶在前次烧水后电源是否被切断过。断电记忆单元的工作原理如下所述：如果电水壶在前次烧水后电源被切断过，即电水壶的电源线被拔下来过，断电记忆单元将断电记录值设为1；如果电水壶在前次烧水后电源从未被切断过，即电水壶一直处于通电待机状态，断电记忆单元将断电记录值设为0。在本实施例中，如果主控制单元读取的断电记录值是1，则表明电水壶在前次烧水后电源曾被切断过，电水壶的第二次烧水将重复上述初次烧水时的工作过程。如果主控制单元读取的断电记录值是0，则表明电水壶在前次烧水后电源从未被切断过且一直处于通电待机状态，执行如下步骤：主控制单元将测温单元测得的即时水温T与前次烧水时保存在存储单元中的沸点温度Tf做比较。如果T达到Tf，即T＝Tf，那么主控制单元判断水已烧开沸腾，并控制加热电路停止加热；如果T没有达到Tf，即T＜Tf，那么主控制单元控制加热装置继续加热，并继续将T与Tf进行比较。采用此加热控制方法的电水壶在烧水时，主控制单元将前次烧水时的沸点温度Tf默认为本次烧水的沸点温度，一旦测温单元检测到的即时水温T达到前次烧水时的沸点温度Tf，主控制单元即判定水已烧开并控制加热电路停止加热，无需再对水的沸点温度做长时间的重复的判断，有效节约了烧水的时间，使得电水壶更加节能。
众所周知的是，在电水壶现有技术中，用来检测水温的测温单元一般由NTC温度传感器构成，而NTC温度传感器一般由负温度系数的NTC热敏电阻构成，它的电阻值随着温度的升高而降低。为了保证具有良好的耐压绝缘性能，常规的NTC温度传感器通常采用绝缘性能好的材料作为传感器外壳内的填充物；受该填充物隔热性的影响，传感器检测到的水温值一般会比真实的水温值低几度，一般为3～5℃。如果在电水壶产品中增加数码管或LCD显示实时水温值的功能，就会出现显示温度不精准且滞后于实际水温的情况。如图2所示，图中实线代表电水壶在烧水过程中真实的水温值随烧水时间变化的曲线，虚线代表现有技术中由传统NTC温度传感器构成的测温单元检测到的水温值随时间变化的曲线。从图中可以看出，传统NTC温度传感器检测到的水温值一般会比真实的水温值低很多。
为解决上述存在的问题，使得由NTC温度传感器构成的测温单元检测出的即时水温T能够更加接近真实的水温值，本实施例在存储单元中设置有温度修正单元，在执行上述加热升温阶段B和/或沸腾阶段C时，温度修正单元对测温单元检测到的即时温度T进行修正.所述温度修正单元的工作原理和流程如下所述：
测温单元检测到即时水温T时，主控制单元根据所述的即时水温T读取与之相对应的温度修正值Tx，并将即时水温T与修正值Tx相加后的和值作为修正后的水温T1，最后主控制单元将修正后的水温T1的值替代为即时水温T并作为主控制单元作出程序判定和温度控制的温度依据。所述的修正值Tx一般设为3～5℃，具体的数值视温度传感器的材质以及测温单元检测到的即时水温T的大小而定。当检测到的即时水温T较低时，修正值Tx一般设置得较大；当检测到的即时水温T较高时，修正值Tx一般设置得较小。例如，在海拔较高的云贵高原地区，如果测温单元检测到的即时水温T为86℃，由于温度传感器中的绝缘材料的隔热性的影响，此时真实的水温肯定是高于86℃的，因此相应的，主控制单元根据86℃所作出的程序判定以及温度控制就会有偏差，与实际情况不符。本实施例采用了温度修正单元对测温单元检测到的即时水温T进行修正，虽然测温单元检测到的即时水温T是86℃，但主控制单元会根据此86℃读取一个相应的修正值Tx(本实施例取4℃)，然后86℃加上4℃，并将得到的90℃作为修正后的水温T1，最后将T1的值90℃替代为即时水温T并作为主控制单元作出程序判定和温度控制(例如初次烧水时判断T是否达到T0，或者下一次烧水时判断T是否达到沸点温度Tf)的温度依据。
相反的，在海拔高度较低的一些地区，如果测温单元检测到的即时水温T高于86℃，例如93℃，主控制单元会根据93℃读取一个较小的修正值Tx，例如3℃，然后93℃加上3℃，并将得到的96℃作为修正后的水温T1，最后将T1的值96℃替代为即时水温T并作为主控制单元作出程序判定和温度控制的温度依据。
如图3所示，实线代表电水壶在烧水过程中真实的水温值随烧水时间变化的曲线，虚线代表测温单元检测到的水温值经修正后随烧水时间变化的曲线。对照图2和图3可以发现，采用温度修正单元对测温单元检测到的即时水温T进行修正后，可以减小温度传感器检测到的即时温度T与真实水温间的偏差，使温度传感器检测到的水温值更接近真实的水温值，进而实现更加精准的温度控制。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电水壶加热控制方法，包括预热阶段A、加热升温阶段B和沸腾阶段C；其特征是：
所述加热升温阶段B包括步骤：
B1：主控制单元驱动加热装置持续加热，控制测温单元检测即时水温T；主控制单元将即时水温T和预设在存储单元中的起始温度T0进行比较，当T≥T0时，执行步骤B2；当T＜T0时，主控制单元控制测温单元重新测温，并继续将T和T0进行比较；
B2：主控制单元控制计时单元计算水温升高一个单位值ΔT所对应的时间增量Δt，主控制单元将时间增量Δt和预设在存储单元中的极限时间增量Δt0进行比较，当Δt≥Δt0时，主控制单元判断加热升温阶段B结束，进入沸腾阶段C；当Δt＜Δt0时，主控制单元控制计时单元重新计算时间增量Δt，并继续将Δt和Δt0进行比较；
所述沸腾阶段C包括步骤：
C1：主控制单元判断水已经沸腾，控制加热电路停止加热。
2.根据权利要求1所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的起始温度T0为80℃。
3.根据权利要求1所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的极限时间增量Δt0为20～60s。
4.根据权利要求1所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的沸腾阶段C还包括步骤：
C2：主控制单元控制测温单元检测水沸腾时的沸点温度Tf并保存在存储单元中。
5.根据权利要求4所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的加热升温阶段B还包括如下步骤：
B0：主控制单元读取断电记忆单元中的断电记录值，并判断在前次烧水后电源是否被切断过，如果电源一直被保持，执行步骤B3；如果电源被切断过，执行步骤B1；
B3：主控制单元将测温单元测得的即时水温T和沸点温度Tf进行比较，当T＜Tf时，主控制单元控制加热装置继续加热，并继续将T与Tf进行比较；当T＝Tf时，主控制单元判断加热升温阶段B结束，并执行步骤C1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的存储单元包括温度修正单元，在执行加热升温阶段B和/或沸腾阶段C时，主控制单元首先读取温度修正单元的修正值Tx对相对应的即时水温T进行修正，并将修正后的水温T1替代为即时水温T。
7.根据权利要求6所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的修正后的水温T1为即时水温T与对应的修正值Tx的和值。
8.根据权利要求7所述的电水壶加热控制方法，其特征是所述的修正值Tx为3～5℃。
9.一种实现了如权利要求1至8任一项所述的电水壶加热控制方法的电水壶，包括主控制单元、计时单元、测温单元和存储单元，其特征是所述存储单元包括断电记忆单元。
10.一种实现了如权利要求1至8任一项所述的电水壶加热控制方法的电水壶，包括主控制单元、计时单元、测温单元和存储单元，其特征是所述存储单元包括温度修正单元。
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